DE2403048A1 - Elektrischer schwachstromkontakt - Google Patents

Description

Hanau, den 16. Januar 1974 PA-Zw/W

W. C. Heraeus GmbH, Hanau

und
Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München

Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung . "Elektrischer Schwachstromkontakt"

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schwachstromkontakt, bei dem zwischen Kontaktträger und Kontaktschicht eine kupferhaltige Zwischenschicht angeordnet ist.

Aus der deutschen Patentschrift 629 268 ist ein elektrischer Kontakt bekannt, der zwischen Kontaktträger, z. B. aus Eisen, und Kontaktplatte, z. B. aus Edelmetall, eine Kupferplatte aufweist, welche durch Schweißen oder Löten die Verbindung zwischen Kontaktwerkstoff und Unterlage herstellt.

Aus dem Buch A. Keil: »Werkstoffe für elektrische Kontakte", erschienen im Springer-Verlag, Berlin 1960, Seite 136, ist die Verwendung von Cu-Ni-Legierungen in der Elektrotechnik bekannt. Aus der Abb. 105 geht hervor, daß der Widerstand solcher Legierungen im Bereich von etwa 50 % sein Maximum erreicht. Deshalb haben diese Werkstoffe vielfach Verwendung für Widerstandswicklungen gefunden.

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Da elektrische Kontakte leitfähig sein müssen, wird der Fachmann durch die vorerwähnte Veröffentlichung davon abgelenkt, Cu-Ni-Legierungen mit einem hohen Nickelgehalt für Kontakte anzuwenden.

Die Erfindung hat die Aufgabe, die Materialwanderung, wie sie an Kontakten in Schwachstromschaltkreisen mit vorwiegend kapazitiven Lasten meist durch Einschalt-Lichtbögen entsteht, zu beherrschen.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem elektrischen Schwachstromkontakt der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch, daß die Zwischenschicht aus einer Cu-Ni-Legierung mit einem Gehalt von 42 bis 46, insbesondere von 44 Gew.-$ Nickel besteht.

Überraschenderweise hat sich nun herausgestellt, daß elektrische Kontakte, die eine Schicht aus einer Cu-Ni-Legierung mit einem Gehalt im Bereich von etwas unterhalb 50 % Ni aufweisen, durchaus den Anforderungen in der Schwachstromtechnik genügen, insbesondere bei Verwendung in Schutzgaskontakten.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß die infolge elektrischer Belastung durch Lichtbogen auftretende Materialwanderung an der Grenze zur Kupfer-Nickel-Zwischenschicht mit dem angegebenen Nickelgehalt gestoppt wird, weil die Erosion des Kontaktwerkstoffes an der genannten Grenze flächenhaft erfolgt.

Weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

In den beigefügten Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung rein schematisch dargestellt.

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Es zeigen:

Pig. 1 a) eine Ausführung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Kontaktes

Fig. 1b) eine andere Ausführung mit abgewandelter Schichtenfolge

Fig. 1 c) eine Ausführung in Sandwich-Bauart

Fig. 2a) und b) eine Stellung eines Paares von Schaltkontakten

Wie der Fig. 1 a) zu entnehmen, besteht der erfindungsgemässe Kontakt aus einem Träger 1, z.B. aus Nickel oder Eisen-Nickel-Legierung oder anderem geeignetem Werkstoff.

Die darüberliegende Schicht 2 besteht aus einer Cu-Ni-Legierung mit einem hohen Nickelanteil, wie etwa 42 bis 46, insbesondere 44 Gew.-^.

Auf der Zwischenschicht 2 ist die Kontaktschicht 3 aufgebracht. Sie besteht aus Edelmetall oder einer Edelmetall-Legierung, z.B. mit Unedelmetall. Besonders bewährt haben sich Silber oder Silberlegierungen und Legierungen von Palla .dium mit Kupfer, wie PdCu 15.

Die Aufbringverfahren sowohl für die Kontaktschicht 3 als auch für die Zwischenschicht 2 sind an sich bekannte Gas-, Elektro- oder mechanische Plattierverfahren und deshalb nicht im einzelnen erläutert.

Bei den angegebenen Schichtwerkstoffen lagen im Beispiel die Schichtdicken für die Kontaktschicht 3 im Bereich von etwa 10 bis 30/um, für die Zwischenschicht 2 im Bereich von etwa 30 bis 90 /um, vorzugsweise 50 bis 60 /um.

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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1b) ist in Abänderung gegenüber der in Fig. 1 a) dargestellten Ausführung noch eine weitere Schicht 4 zwischen der Zwischenschicht 2 und der Kontaktschicht 3 angeordnet. (Gleiche Schichten tragen gleiche Bezugszeichen in allen Figuren.) Die Schicht 4 besteht aus einem guten elektrischen Leiterwerkstoff, wie Kupfer oder Silber. Die Dicke dieser Schicht 4 ist größer als die der Schichten 2 und 3. Selbst bei Kupferschichten im Bereich von 100 /um hat sich gezeigt, daß die infolge der Lichtbogen an Relaiskontakten auftretende Erosion nur soweit in die Tiefe wandert, bis die Zwischenschicht 2 erreicht ist. Danach erfolgt sie dann flächenhaft in den Schichten 3 und 4. Hieraus wird deutlich, daß Relaiskontakte gemäß Fig. 1b) eine gegenüber bekannten Anordnungen wesentlich erhöhte Lebensdauer aufweisen.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 c) sind auf dem Träger 1 in alternierender Weise mehrere Schichten 2 und 3 in Sandwich-Art so aufgebracht, daß die oberste Schicht immer eine Kontaktschicht ist.

In Fig. 2 a) ist dargestellt, wie sich ein Verkanten der Kontakte auswirkt: Die Erosion kann sich in der Kontaktschicht nicht weiter ausbreiten und die darunter liegende Zwischenschicht 2 wird angegriffen. Nach weiteren Schaltspielen wirkt die Erosionsbremsschicht 2 nicht mehr voll, die Erosion geht in die Tiefe und es besteht die Gefahr von Ausfällen.

Beim Verkanten von Kontakten gemäß Fig. 2b) mit alternierenden Doppelschichten 2 und 3 geht die Erosion nicht wie bei Fig. 2 a) in die Tiefe, sondern bevorzugt in die Breite, da nach Durchbrechen der ersten Bremsschicht 2 die darunter liegendaiBremsschichten nacheinander wirken.

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   I.') Elektrischer Schwachstromkontakt, bei dem zwischen Kontaktträger und Kontaktschicht eine kupferhaltige Zwischenschicht angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus einer Qu-Ni-Legierung mit einem Gehalt von 42 bis 46 Gew.-%, insbesondere von 44 Gew.-% Nickel besteht.
2. 2.) Elektrischer Schwaehstromkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktschicht aus Edelmetallen oder Edelmetall-Legierungen besteht.
3. 3.) Elektrischer Schwachstromkontakt nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktschicht aus Silber oder einer Silberlegierung besteht.
4. 4.) Elektrischer Schwachstromkontakt nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktschicht aus einer Legierung aus Palladium und Kupfer, vorzugsweise mit einem Gehalt von 1ü> Gew.-# Kupfer besteht.

   b.) Elektrischer Schwachstromkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt einen sandwichartigen Aufbau mit mehreren, aus jeweils einer Kontakt- und einer Zwischenschicht bestehenden Doppelschichten aufweist, wobei Kontakt- und Zwischenschicht alternierend angeordnet sind und die oberste Schicht des Kontaktes immer eine Kontaktschicht ist.

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